Géophysique appliquée à la réhabilitation de sites contaminés.

Geophysics applied to the rehabilitation of contaminated sites

• Auteur / Autrice : Théo De Clercq
• Direction : Abderrahim Jardani
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'univers
• Date : Soutenance le 09/12/2021
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation de la thèse : Université de Rouen Normandie (1966-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Morphodynamique continentale et côtière (Caen ; 1996-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Abderrahim Jardani, Laurent Thannberger, Stéfan Colombano, Nicolas Massei, Anne Pantet
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Cyrille Fauchard, Nicolas Fatin-Rouge

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aquifères

Eaux souterraines

Hydrogéologie

Hydrodynamique

Liquides légers en phase non-aqueuse

Niveau des eaux

Tomographie de résistivité électrique

Sols -- Décontamination

Géophysique

Mots clés libres

Géophysique

Dépollution

Pompages croisés

Tomographie de résistivité électrique 3D

LNAPL

Marnage

Geophysics

Remediation

Cross pumping

3D electrical resistivity tomography

LNAPL

Tidal effect

Résumé

La caractérisation d’un système hydrodynamique en mouvement tel qu’une pollution en LNAPL est traditionnellement réalisée par prélèvements d’échantillons de sol et d’eau. Cet échantillonnage nécessite la réalisation de forages avant un délai d’analyse pouvant être relativement long. La géophysique, en tant que méthode non invasive dont les signaux répondent aux variations des propriétés physiques du sous-sol, est une solution permettant de combler le manque d’informations entre deux points de mesures. Cette approche permet d’intégrer une dimension temporelle avec la multiplication des campagnes d’acquisitions de données. Le projet GARLIC, présenté dans ce manuscrit, s’intéresse à la Géophysique Apppliquée à la Réabilitation des sItes Contaminés. Ce sujet s’inscrit comme suite logique d’une précédente thèse, réalisée sur le même site d’étude et dont l’objectif était de développer une méthodologie géophysique et géochimique appliquée à la caractérisation d’un site contaminé par des hydrocarbures. Dans le but de caractériser au mieux une pollution en hydrocarbures très hétérogène, le projet s’est limité à l’étude d’une surface d’un hectare. La détermination des propriétés géologique de la zone a permis de caractériser les variations d’épaisseurs de LNAPL dans les puits. Cette dernière varie au gré des marées, mais surtout à l’échelle du cycle lunaire (28 jours) avec une quantité d’hydrocarbures plus importante observée lors des bas coefficients de marnage. L’intégration de la variabilité temporelle de la nappe, sous l’influence du marnage, est permise par la réalisation de pompages croisés. Cette méthodologie a permis la caractérisation hydrodynamique de l’aquifère et la définition des coefficients de perméabilité et de storativité. Les mesures géophysiques, au moyen des méthodes traditionnelles de surface, ne permettent pas de caractériser avec précision les variations de LNAPL dans le sol au cours du temps ; le projet s’est orienté vers des mesures géophysiques intrusives, avec notamment la réalisation de mesures de résistivités électriques en trois dimensions, avec des électrodes situées en profondeur. La caractérisation du signal de résistivité électrique de la présence d’hydrocarbures en phase mobile a été appréhendée de façon tridimensionnelle dans un cubitainer expérimental. Les mesures réalisées sur une zone de 225 m² ont validé ces observations avec la présence d’une couche de résistivité électrique supérieure à 73 Ω.m corrélant la présence de LNAPL dans les puits.

The characterization of a moving hydrodynamic system such as LNAPL pollution is traditionally carried out by taking samples of soil and water. This sampling requires drilling before an analysis period that can be relatively long. Geophysics, as a non-invasive method whose signals respond to variations in the physical properties of the subsoil, is a solution for filling the information gap between two measurement points. This approach makes it possible to integrate a temporal dimension with the multiplication of data acquisition campaigns. The GARLIC project, presented in this manuscript, is interested in the Geophysics Applied to the Rehabilitation of Contaminated Sites. This subject is a logical continuation of a previous thesis, carried out on the same study site and whose objective was to develop a geophysical and geochemical methodology applied to the characterization of a site contaminated by hydrocarbons. In order to best characterize very heterogeneous hydrocarbon pollution, the project was limited to the study of an area of one hectare. The determination of the geological properties of the area made it possible to characterize the variations in LNAPL thickness in the wells. The latter varies with the tides, but especially on the scale of the lunar cycle (28 days) with a greater quantity of hydrocarbons observed during low tidal coefficients. The integration of the temporal variability of the water table, under the influence of the tidal range, is made possible by carrying out cross pumping. This methodology allowed the hydrodynamic characterization of the aquifer and the definition of the coefficients of permeability and storativity Geophysical measurements, using traditional surface methods, do not allow precise characterization of LNAPL variations in the soil over time; the project is oriented towards intrusive geophysical measurements, notably with the realization of electrical resistivity measurements in three dimensions, with electrodes located at depth. The characterization of the electrical resistivity signal of the presence of hydrocarbons in the mobile phase was apprehended in a three-dimensional way in an experimental cubitainer. The measurements carried out over an area of 225 m² validated these observations with the presence of a layer of electrical resistivity greater than 73 Ω.m correlating the presence of LNAPL in the wells..